۱ مقدمه و آمار کلیدی

طی سال‌های متمادی، بخش دندان‌پزشکی در حال تحول بوده است، به‌لطف جنبش دندان‌پزشکی دیجیتال. تولید افزایشی «چاپ سه‌بعدی» به‌ویژه به صنعت دندان‌پزشکی امکان توسعه استفاده از فناوری‌های دیجیتال را داده است.
در واقع، بخش دندان‌پزشکی بازاری امیدبخش برای فناوری چاپ سه‌بعدی است، چرا که به مسئله ساخت سفارشی پاسخ می‌دهد.

بازار چاپ سه‌بعدی دندان‌پزشکی در ارقام

۲ فناوری‌های چاپ سه‌بعدی در دندان‌پزشکی

در صنعت، تولید افزایشی فرایند شکل‌دهی به یک قطعه از طریق افزودن ماده با انباشت لایه‌های متوالی است. چاپ سه‌بعدی فقط نام عمومی است که همه فرایندهای افزایشی را در بر می‌گیرد.
در صنعت دندان‌پزشکی، چندین فناوری و ماده در تولید افزایشی به کار می‌روند.
فرایند شکل‌دهی می‌تواند فیزیکی (ذوب و سپس انجماد، تف‌جوشی) یا شیمیایی (فوتوپلیمریزاسیون) باشد.
انتخاب تکنیک به کاربرد مورد نظر بستگی دارد.
در زیر فرایندهای اصلی استفاده‌شده در دندان‌پزشکی آمده است.

FDM (مدل‌سازی رسوب همجوشی) در چاپ سه‌بعدی دندان‌پزشکی

این تکنیک شامل رسوب فیلامنت ترموپلاستیک گرم‌شده تا دمای پلاستیسیته پلیمر مذاب است. شکل‌دهی در این حالت فیزیکی است و از مواد ترموپلاستیک (ABS یا PLA) استفاده می‌کند.
FDM مزیت تولید قطعات با هزینه پایین بدون نیاز به پس‌پردازش را دارد. با این حال، فاقد سرعت، دقت و سازگاری زیستی است. بنابراین فقط برای ایجاد مدل‌های اصلی دندان‌پزشکی برای ترموفرم الاینرها، اسپلینت‌های نگهداری یا سفیدکننده مناسب است.
اما با ظهور ماده ترموپلاستیک جدید PEEK (PolyEtherEtherKetone)، این فرایند می‌تواند راه‌حل‌های دندان‌پزشکی سازگار با بدن و به‌ویژه پروتزهای پارسیل متحرک تولید کند. این ماده تأییدشده توسط FDA، مقاومت شیمیایی و مکانیکی عالی همراه با سبک بودن دارد تا راحتی بیمار را بهبود بخشد. پروتز عاری از فلز مزیت خنثی بودن از نظر چشایی را دارد.

فوتوپلیمریزاسیون SLA و DLP در دندان‌پزشکی

این فرایند اصلی تولید افزایشی استفاده‌شده در بخش دندان‌پزشکی است. فرایندی شیمیایی است که در تکنیک SLA (استریولیتوگرافی) و DLP (Digital Light Processing) به کار می‌رود.
SLA شامل تشکیل یک مدل سه‌بعدی به‌صورت لایه به لایه به‌لطف یک لیزر است که هر لایه را در یک حمام مایع حساس به نور اسکن می‌کند و پلیمریزه می‌سازد. مواد استفاده‌شده، الاستومرها و پلاستیک‌های ترموست هستند.
این فناوری وضوح و دقت به‌مراتب بالاتر از FDM با مواد سازگار با بدن، یعنی رزین‌های مایع تأییدشده توسط CE/FDA، ارائه می‌دهد. تکمیل بسیار کم‌پیچیده‌تر است که زمان ساخت را کاهش می‌دهد.
به‌لطف این فناوری، می‌توان مواد را برای کاربرد متفاوت تغییر داد. کاربرد آن در ساخت راهنماهای جراحی، پروتزهای موقت، اجزای قابل سوختن مانند بدنه استلایت‌ها و موارد دیگر است.

تولید افزایشی فلز برای ایمپلنت و پروتز

عمدتاً با SLM (Selective Laser Melting یا ذوب لیزری) و SLS (Selective Laser Sintering یا تف‌جوشی لیزری) نمایش داده می‌شود و در تولید ایمپلنت‌ها، استلایت‌ها یا روکش‌های نیکل-کروم کاربرد دارد.
این فناوری نیاز به تولید پایدار برای جبران سرمایه‌گذاری‌های قابل توجه دارد.
علاوه بر این، ماشین‌های فلز گاهی اوقات نیاز به کار پس‌پردازش بیشتری دارند که بهره‌وری را کاهش می‌دهد، اما از نظر هزینه به‌ازای واحد، همچنان بسیار جذاب‌تر است.

فرایند ـ مواد
Selective Laser Melting (SLM) ذوب لیزری: فلزات +++، پلاستیک‌ها، سرامیک‌ها
Selective Laser Sintering (SLS) تف‌جوشی لیزری: فلزات +++، ترموپلاستیک‌ها (پلی‌کربنات، پلی‌آمیدها، PVC)، سرامیک‌ها
FDM Fused Deposition Modeling: ترموپلاستیک‌ها (ABS یا PLA)
Stereolithography (SLA): الاستومرها و پلاستیک‌های ترموست

۳ کاربردهای چاپ سه‌بعدی در دندان‌پزشکی

چاپ سه‌بعدی عمدتاً توسط متخصصان دنیای دندان‌پزشکی برای ساخت راهنماهای جراحی، الاینرهای دندان‌پزشکی شخصی‌سازی‌شده، قطعات از رزین قابل سوختن یا قالب‌گیری‌ها برای ریخته‌گری و روکش‌های دندانی موقت پذیرفته شده است.
کاربردهای چاپ سه‌بعدی در دندان‌پزشکی را می‌توان در سه دسته طبقه‌بندی کرد:

ساخت مستقیم وسایل دندان‌پزشکی سفارشی با چاپ سه‌بعدی

عمدتاً راهنماهای جراحی ایمپلنت که به جراح در حین حفاری کمک می‌کنند تا برنامه‌ریزی پیش‌ایمپلنت دیجیتال — به‌ویژه موقعیت، زاویه و عمق ایمپلنت‌ها — را رعایت کند.
همچنین می‌توان با رزین‌های سازگار با بدن کلاس III، الاینرهایی کاملاً متناسب با دهان بیمار و راحت چاپ کرد، از جمله الاینرهای سفیدکننده، ضد دندان‌قروچه، یا اعمال ژل فلوراید.
چاپ سه‌بعدی همچنین امکان ساخت دستگاه‌های ارتودنسی مانند الاینرها، اسپلینت‌های انتقالی، راهنماهای استئوتومی و راهنماهای موقعیت‌دهی مجدد و انواع ارتزها و دستگاه‌های مداخله را فراهم می‌کند.
می‌توان دستگاه‌هایی برای جراحی ماگزیلوفاسیال (ژنیوپلاستی، رینوپلاستی، اپی‌تز) نیز چاپ سه‌بعدی کرد.
چاپ سه‌بعدی قالب‌گیری برای ریخته‌گری دندان‌پزشکی با تکنیک موم گمشده.
یک نسخه سه‌بعدی از پروتز دندانی (روکش، بریج…) که با رزین قابل سوختن چاپ شده، برای ساخت قالب شخصی‌سازی‌شده با تکنیک موم گمشده استفاده می‌شود. پروتز نهایی با ریختن ماده دلخواه (سرامیک، فلز…) در این قالب به دست می‌آید.

شکل ۱ — یک روکش دندانی چاپ‌شده با ۳D (تکنیک موم گمشده)

ساخت مستقیم ترمیم‌ها و پروتزهای دندان‌پزشکی با ۳D

به‌لطف چاپ سه‌بعدی، می‌توان فاست‌ها، روکش‌ها و بریج‌های موقت با رزین‌های سازگار با بدن ساخت. این ترمیم‌ها به‌لطف دقت بالای اسکن سه‌بعدی و چاپگرهای رزینی SLA یا DLP، کاملاً متناسب با دهان بیمار هستند.
با این حال، باید توجه داشت که هنوز نمی‌توان مستقیماً روکش‌ها یا پروتزهای دندان‌پزشکی دائمی را با رزین یا سرامیک چاپ سه‌بعدی کرد.
تولید افزایشی فلز امکان تولید مستقیم روکش‌ها، بریج‌ها و ایمپلنت‌های دندان‌پزشکی، و همچنین قسمت فلزی استلایت‌های دندانی و پایه پروتزهای کامل متحرک را فراهم می‌کند.

کدام تکنیک چاپ سه‌بعدی برای کدام کاربرد دندان‌پزشکی

کاربرد ـ تکنیک
راهنماهای جراحی: SLA

پروتزهای موقت: SLA
ارتزهای ارتودنسی، دستگاه‌های مداخله، الاینرهای دندانی، مدل‌ها: SLA

جراحی ماگزیلوفاسیال (ژنیوپلاستی، رینوپلاستی، اپی‌تز) و ارتودنسی: راهنمای استئوتومی و راهنمای موقعیت‌دهی مجدد، مثلاً جراحی‌های ارتو-Lefort، بازسازی مندیبل…: SLA

پایه‌های پروتزهای کامل متحرک: FDM
شاسی فلزی پروتزهای پارسیل متحرک: تولید افزایشی فلز

۴ مزایا، معایب و چشم‌اندازها

امروزه در آزمایشگاه پروتز، رایج است که راه‌حل‌های کاهشی و افزایشی به‌صورت همزمان در یک راهبرد گردش کار دیجیتال وجود داشته باشند.
به‌کارگیری چاپ سه‌بعدی، در کنار روش‌های ماشین‌کاری کلاسیک، مزایای زیادی دارد.

فرایند تولید دندان‌پزشکی غیرفیزیکی و ساده‌شده

به‌طور سنتی، پروتزها حاصل همکاری دندان‌پزشک و پروتزساز بودند. ظهور فناوری‌های دیجیتال این سازماندهی کلاسیک را با غیرفیزیکی کردن کامل فرایندهای کار دگرگون کرده است.
این دو بازیگر دنیای دندان‌پزشکی در رویکرد مدرن‌سازی ابزارهای پیشرفته خود قرار می‌گیرند، در حالی که دانش فنی‌شان که همچنان اساسی است را حفظ می‌کنند.
با استفاده از تولید افزایشی، می‌توان زنجیره تولید را به‌لطف گردش کار دیجیتال ساده کرد، شرایط را بهینه‌سازی کرد و چرخه‌های ساخت پروتز و قالب‌های دندان‌پزشکی و در نتیجه مراحل ظریف کار دستی را کاهش داد.

سرعت ساخت پروتز با چاپ سه‌بعدی

از قالب‌گیری دیجیتال دندانی تا ساخت با چاپ سه‌بعدی، فرایند کاملاً دیجیتال فقط چند ساعت کار به‌جای چند روز سنتی طول می‌کشد. زمان‌های ساخت به‌این‌ترتیب کاهش‌یافته، در برخی موارد امکان مراجعه بیمار فقط یک بار را فراهم می‌کند.
با کاهش زمان انسانی، به‌کارگیری تولید افزایشی امکان تمرکز بر کار با ارزش افزوده بالا و افزایش قابل توجه بهره‌وری را فراهم می‌کند.

سودآوری چاپ سه‌بعدی برای مطب دندان‌پزشکی

ROI چاپ سه‌بعدی قابل توجه است، که پذیرش آن توسط بسیاری از جراحان دندان‌پزشک و پروتزسازان در سراسر جهان را توضیح می‌دهد.
امروزه بیش از ۵۰٪ آزمایشگاه‌های پروتز فرانسه به اسکنرهای سه‌بعدی، ماشین‌کاری‌ها و ۲۰٪ به چاپگرهای سه‌بعدی مجهز هستند که به آن‌ها اجازه می‌دهد گردش مالی خود را ۷۰٪ افزایش دهند.
تولید با افزودن ماده در واقع بسیار سودآور است، چرا که چندین پروتز می‌توانند به‌طور همزمان چاپ شوند و امکان صرفه‌جویی مقیاس از نظر زمان و هزینه را فراهم می‌کنند.

دقت قطعات دندان‌پزشکی چاپ‌شده با ۳D

تکنیک‌های ساخت با افزودن ماده، دقت بیشتری را به ارمغان می‌آورند.
کیفیت قطعات تولیدشده در واقع چیزی از قطعاتی که با روش‌های سنتی صنعت دندان‌پزشکی تولید می‌شوند کم ندارد.
سود اصلی چاپ سه‌بعدی توانایی تولید قطعات شخصی‌سازی‌شده و سفارشی است.

مزایای چاپ سه‌بعدی دندان‌پزشکی برای بیمار

استفاده ترکیبی از تکنیک‌های دیجیتال امکان تولید دستگاه‌ها و پروتزهای دندان‌پزشکی شخصی‌سازی‌شده در زمان رکورد را فراهم می‌کند که راحتی بیمار و کارآمدی درمان او را افزایش می‌دهد.

تأثیر زیست‌محیطی چاپ سه‌بعدی در دندان‌پزشکی

فناوری‌های افزایشی به‌خاطر مصرف انرژی پایین خود شناخته می‌شوند. آن‌ها آلودگی کمی دارند و تأثیر کمتری بر محیط زیست می‌گذارند.
موادی که استفاده می‌کنند معمولاً تجزیه‌پذیر زیستی و قابل بازیافت هستند و بنابراین پایدارتر.

معایب و محدودیت‌های چاپ سه‌بعدی دندان‌پزشکی

البته فناوری‌های ۳D مزایای قابل توجهی دارند، اما پذیرش آن‌ها می‌تواند برخی از پزشکانی را که سال‌ها به کار با روش‌های سنتی عادت کرده‌اند، بترساند.
در واقع، گذار به دیجیتال نیازمند اعتماد به این فرایندها است. دندان‌پزشکان و پروتزسازان تبدیل‌شده، ناچار به مجهز شدن به تجهیزات لازم هستند که استفاده از آن‌ها نیازمند سازماندهی و منطق کاری جدید و همچنین آموزش برای تسلط بر نرم‌افزارها و دستگاه‌هاست.

چشم‌اندازها و آینده چاپ سه‌بعدی در دندان‌پزشکی

SmartTech Publishing توضیح می‌دهد که راه‌حل‌های چاپ سه‌بعدی رزینی با قیمت کمتر از ۵۰۰۰ دلار، نقش مهمی در رشد چاپ سه‌بعدی در بازار دندان‌پزشکی خواهند داشت.
این مؤسسه برآورد می‌کند که در دو سال گذشته، شرکت Formlabs سهم بازار خود را با چاپگر سه‌بعدی Form 2 و رزین‌های دندان‌پزشکی تأییدشده‌اش، بیش از ۲۰ برابر افزایش داده است.
SmarTech تأیید می‌کند که در ده سال آینده، تولید افزایشی روش اصلی تولید برای همه ترمیم‌های دندان‌پزشکی خواهد شد و در نهایت کل طیف پروتزهای دندان‌پزشکی را پوشش خواهد داد، و به‌ویژه تولید افزایشی فلز باید نقش مهمی در این بخش ایفا کند، به‌ویژه برای تولید ایمپلنت‌های فلزی مستقیم.
گزارش برآورد می‌کند که تا سال ۲۰۲۴، چاپ سه‌بعدی فلز برون‌سپاری شده برای ساخت این ایمپلنت‌ها از یک میلیارد دلار فراتر خواهد رفت.

۵ نتیجه‌گیری

چاپ سه‌بعدی با مجموعه تکنیک‌ها و مواد خود به‌لطف انعطاف‌پذیری در تولید، کارایی، سرعت و دقت، در بخش دندان‌پزشکی جا افتاده است.
تکنیک‌های افزایشی امکان بهینه‌سازی فرایندهای ساخت پروتزها و دستگاه‌های مختلف دندان‌پزشکی را که مدت‌ها تحت سلطه فناوری ماشین‌کاری بودند، بدون به خطر انداختن کیفیت نهایی محصولات فراهم می‌کنند.
سود اصلی آن‌ها در ساخت دستگاه‌های سفارشی است، مسئله اصلی در پزشکی و به‌ویژه دندان‌پزشکی.
همه ارقام نشان می‌دهند که توسعه بازار دندان‌پزشکی امیدبخش است و امکان بهره‌برداری حداکثری از تکنیک‌های دیجیتال را فراهم می‌کند.

۶ سؤالات متداول درباره چاپ سه‌بعدی دندان‌پزشکی

قیمت یک چاپگر سه‌بعدی برای پروتز دندان‌پزشکی چقدر است؟

قیمت یک چاپگر سه‌بعدی دندان‌پزشکی بسته به فناوری متفاوت است. چاپگرهای رزینی SLA/DLP پایه (Formlabs، SprintRay) از حدود ۳ هزار تا ۵ هزار یورو شروع می‌شوند. مدل‌های حرفه‌ای با دقت بالا برای آزمایشگاه‌های پروتز بین ۱۰ هزار تا ۳۰ هزار یورو هستند. سیستم‌های تولید افزایشی فلز برای ایمپلنت و استلایت از ۱۰۰ هزار یورو فراتر می‌روند.

آیا می‌توان یک دندان را با ۳D ساخت؟

بله، می‌توان روکش‌ها، بریج‌ها و پروتزهای دندان‌پزشکی موقت را با چاپ سه‌بعدی و رزین‌های سازگار با بدن ساخت. پروتزهای دائمی سرامیکی هنوز مستقیماً قابل چاپ سه‌بعدی نیستند، اما تکنیک موم گمشده امکان ایجاد قالب چاپ‌شده برای ریختن ماده نهایی را فراهم می‌کند. تولید افزایشی فلز از سوی دیگر امکان تولید مستقیم روکش‌ها و ایمپلنت‌های فلزی را فراهم می‌کند.

قیمت اسکن سه‌بعدی دندان‌پزشکی چقدر است؟

یک اسکن داخل‌دهانی سه‌بعدی (قالب‌گیری نوری) برای بیمار بین ۵۰ تا ۱۵۰ یورو هزینه دارد. سرمایه‌گذاری برای مطب در یک اسکنر داخل‌دهانی بین ۱۵ هزار تا ۴۰ هزار یورو بسته به مدل است. این هزینه به‌سرعت با حذف قالب‌گیری‌های فیزیکی، کاهش خطاها و تسریع گردش کار دیجیتال جبران می‌شود.

قیمت یک پانورامیک دندان‌پزشکی ۳D چقدر است؟

یک پانورامیک دندان‌پزشکی ۳D (Cone Beam یا CBCT) برای بیمار بسته به ناحیه پوشش‌داده‌شده و پزشک، بین ۶۰ تا ۲۰۰ یورو هزینه دارد. برای مطب، سرمایه‌گذاری در یک Cone Beam مانند I-MAX 3D XPRO از Owandy تجهیزاتی ضروری برای برنامه‌ریزی ایمپلنت و جراحی هدایت‌شده است، دو زمینه‌ای که چاپ سه‌بعدی ارزش افزوده مستقیم می‌دهد.